飲水機(jī)龍頭注塑模具設(shè)計及其主要零件的數(shù)控加工機(jī)械CAD圖紙

1、摘 要塑料水龍頭是常用的生活用品，而且廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)中。本設(shè)計中飲水機(jī)龍頭是塑料水龍頭的一種，模具設(shè)計的原理相同，在本設(shè)計中，分析了水龍頭的塑件工藝特點和成型特點。通過分析塑件的結(jié)構(gòu)，在模具設(shè)計過程中，對分型面的設(shè)計、澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、脫模機(jī)構(gòu)和側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計進(jìn)行了介紹。采用了一模兩腔的模具布局形式，介紹了水龍頭注射成型模結(jié)構(gòu)及模具的工作過程。此水龍頭注射模設(shè)計的結(jié)構(gòu)特點是側(cè)澆口形式的單分型面的注射模，具有直角側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)，采用常用的斜導(dǎo)柱側(cè)向抽芯。該模具結(jié)構(gòu)設(shè)計巧妙，操作方便，使用壽命長，用該模具生產(chǎn)的塑件可達(dá)到技術(shù)要求。關(guān)鍵詞：飲水機(jī)龍頭；注塑模具設(shè)計；側(cè)抽芯ABSTRACTPlasti

2、c faucet is commonly used supplies, and is widely used in production. The design of water dispenser bibcock is plastic water tap a, mould design principle of the same, in this design, analysis the tap of plastics technology characteristics and forming characteristics. Through the analysis of the str

3、ucture of the plastic parts, in the mold design process, the design of classification, pouring system, cooling system, demoulding mechanism and side core-pulling mechanism design are introduced in this paper. Using a module and two of the mould cavity layouts form, this paper introduces the tap the

4、injection molding mould structure and the working process of the die. This faucet injection mould design the structure characteristics of the side of the gate is form single points with the help of injection mould, has the right side core-pulling mechanism, the common column oblique guide lateral sm

5、oke core. The mould structure design clever, convenient operation, long service life, with the mold production of plastic parts can achieve technical requirements.Keywords: Tap water machine; Injection mold design; Side core-pulling目 錄引言 1第一章 塑件成型工藝分析 31.1 塑件的分析 31.2 硬質(zhì)聚氯乙烯（RPVC）的性能分析 41.3 RPVC的注射成型

6、過程及工藝參數(shù) 51.3.1 注射成型工藝過程 51.3.2 硬質(zhì)聚氯乙烯注射成型工藝參數(shù) 5第二章 模具的結(jié)構(gòu)形式和注射機(jī)選擇 62.1 塑件分型面位置的分析和確定 62.2 塑件型腔數(shù)量及排列方式的確定 72.2.1 型腔數(shù)量的確定 72.2.2 型腔的排列 7 2.3 注射機(jī)的選擇及工藝參數(shù)的校核 82.3.1 注射機(jī)的選擇 82.3.2 注射機(jī)相關(guān)參數(shù)的校核 11第三章 澆注系統(tǒng)的形式選擇和截面尺寸的計算 123.1 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 123.2 主流道設(shè)計 123.2.1 主流道尺寸 123.2.2 主流道襯套形式 133.2.3 定位圈尺寸 133.3 分流道設(shè)計 133.3.1 分

7、流道的形狀 143.3.2 分流道尺寸計算 143.3.3 剪切速率的校核 153.4 澆口的設(shè)計 163.4.1 澆口的作用 163.4.2 分流道尺寸計算 163.4.3 剪切速率的校核 163.4.4 最大流動距離比的校核 173.5 冷料穴設(shè)計 17第四章 成型零件設(shè)計及力學(xué)計算 184.1 成型零件的機(jī)構(gòu)設(shè)計 184.1.1 凹模 184.1.2 凸模和型芯 184.1.3 螺紋型環(huán)的結(jié)構(gòu)設(shè)計 184.2 成型零件鋼材的選用 194.3 成型零件工作尺寸的計算 194.3.1 型腔和型芯工作尺寸計算 194.3.2 螺紋型環(huán)工作尺寸的計算 204.3.3 模具型腔側(cè)壁和底板厚度的計算

8、 21第五章 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)和脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計 225.1 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計 225.1.1 導(dǎo)柱設(shè)計 225.1.2 導(dǎo)套設(shè)計 225.1.3 導(dǎo)柱導(dǎo)套配置形式和固定方法 225.1.4 導(dǎo)柱、導(dǎo)套尺寸、數(shù)量和布置 235.2 脫模推出機(jī)構(gòu)設(shè)計 235.2.1 脫模力計算 235.2.2 塑件推出方式 24第六章 側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計 286.1 抽芯距和抽芯力的計算 286.1.1 抽芯距的計算 28 抽芯力的計算 286.2 斜導(dǎo)柱設(shè)計 296.2.1 斜導(dǎo)柱長度及開模行程 29 斜導(dǎo)柱彎曲力計算 29 斜導(dǎo)柱截面尺寸確定 30 斜導(dǎo)柱與滑塊斜孔的配合 306.3 滑塊、導(dǎo)滑槽及定位裝置的設(shè)計

9、306.3.1 活動型芯與滑塊的連接形式 31 導(dǎo)滑槽的導(dǎo)滑形式 31 滑塊的導(dǎo)滑長度 31 滑塊的定位裝置 326.4 楔緊塊的設(shè)計 326.5 斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu) 33第七章 模架選擇和設(shè)計 347.1 模架的選擇 347.2 各個模板尺寸的確定 347.2.1 A板尺寸 34 B板尺寸 347.2.3 C板（墊塊）尺寸 347.3 模架各尺寸的校核 347.3.1 模具高度尺寸 34 模具的開模行程 34模具與注射機(jī)的安裝關(guān)系 35第八章 排氣和溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計 368.1 排氣系統(tǒng)設(shè)計 368.2 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計 368.2.1 冷卻系統(tǒng)的組成及聯(lián)通方式 36 冷卻系統(tǒng)相關(guān)計算 36第

10、九章 編寫數(shù)控程序 38第十章 結(jié)論 40參考文獻(xiàn) 41致謝 42附錄 43引言相對機(jī)械而言，塑料工業(yè)是一門新興工業(yè)。在近百年的發(fā)展歷程中，世界塑料工業(yè)在一開始主要是發(fā)展和利用熱固性塑料。原料的發(fā)展經(jīng)歷了天然樹脂，改性天然樹脂，人工合成樹脂完整過程。酚醛塑料和氨基塑料在當(dāng)時的電器和儀器制造業(yè)上得到了廣泛的應(yīng)用，這一階段的工業(yè)化特征僅是間歇法、小批量生產(chǎn)。隨后逐步發(fā)展熱塑性塑料。低密度聚乙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯和聚酰胺等熱塑性塑料相繼工業(yè)化，奠定了塑料工業(yè)的基礎(chǔ)，為塑料工業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展開辟了道路。之后的石油化工的高速發(fā)展為塑料工業(yè)提供了豐富而廉價的原料。高密度聚氯乙烯和聚丙烯相繼工業(yè)化生產(chǎn)。工程

11、塑料也因為聚碳酸酯、聚甲醛和聚酰亞胺的相繼出現(xiàn)且工業(yè)化生產(chǎn)，使得塑料向著耐高溫的結(jié)構(gòu)件領(lǐng)域發(fā)展。增強(qiáng)及復(fù)合材料的出現(xiàn)進(jìn)一步是塑料步入高強(qiáng)度、耐高溫的尖端材料領(lǐng)域。近些年，由于石油危機(jī)，原材料價格猛漲，塑料的增長速度平穩(wěn)。通過共聚、交聯(lián)、共混、填充和發(fā)泡等方法來改進(jìn)塑料性能、提高產(chǎn)品質(zhì)量、擴(kuò)大應(yīng)用領(lǐng)域，生產(chǎn)技術(shù)更加日趨合理。塑料工業(yè)向著生產(chǎn)工藝自動化、連續(xù)化和產(chǎn)品協(xié)力惡化以及不斷開拓功能性塑料的新領(lǐng)域發(fā)展。相對世界塑料工業(yè)發(fā)展而言，我國的塑料工業(yè)則起步較晚，新中國成立之前基本上是一個空白點，僅能生產(chǎn)少量酚醛和氨基塑料制品，而且原材料主要依賴進(jìn)口。隨著我國經(jīng)濟(jì)的騰飛，塑料成型加工機(jī)械和成型模具發(fā)展

12、十分迅速，高效，自動化，大型，微型，精密，高壽命的模具在整個模具行業(yè)中所占的比例越來越大。我國大型、復(fù)雜、精密、高效和長壽命模具又上了一個新臺階，不少種類模具已能替代進(jìn)口模具，模具CAD/CAM技術(shù)得到了較快推廣應(yīng)用并取得了良好效果，快速成形制造技術(shù)和設(shè)備有了長足發(fā)展并已開始進(jìn)入實用推廣階段，高速銑等新一代制造技術(shù)已被人們重視并開始應(yīng)用。從模具使用角度來說，要求高效，自動化，作簡便；從模具制造角度，要求結(jié)構(gòu)合理，制造容易，低成本?，F(xiàn)代塑料制品生產(chǎn)中，合理的加工工藝，高效的設(shè)備，先進(jìn)的模具是必不可少的三項重要因素。模具與其他機(jī)械產(chǎn)品比較，一個重要特點就是技術(shù)含量高、凈產(chǎn)值比重大。隨著化工、輕工產(chǎn)

13、業(yè)的快速發(fā)展，我國的模具工業(yè)近年來一直以每年1315左右的增長速度高速發(fā)展，而各行業(yè)對模具的要求也越來越高。面對市場的變化，有著高技術(shù)含量的模具正在市場上嶄露頭角。隨著工業(yè)發(fā)展，工業(yè)產(chǎn)品的品種、數(shù)量越來越多；對產(chǎn)品質(zhì)量和外觀的要求，更是趨精美，華氣。因此，結(jié)合中國具體情況，學(xué)習(xí)國外模具工業(yè)建設(shè)和模具生產(chǎn)的經(jīng)驗，宣傳、推行科學(xué)合理化的模具生產(chǎn)，才能推進(jìn)模具技術(shù)的進(jìn)步。近年來，由于我國國民經(jīng)濟(jì)的高速、穩(wěn)定的增長，促進(jìn)了我國模具工業(yè)迅速發(fā)展壯大，因此，模具設(shè)計與制造專業(yè)或相關(guān)的材料成形與控制專業(yè)已成為國內(nèi)具有優(yōu)勢的熱門專業(yè)之一。模具是現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)的重要工藝裝備。廣泛用于汽車、拖拉機(jī)、飛機(jī)、家用電器

14、、工程機(jī)械、動力機(jī)械、冶金、機(jī)床、兵器、儀器儀表、輕工、日用五金等制造業(yè)中，起著極為重要的作用。模具是實現(xiàn)上述行業(yè)的鈑金件、鍛件、粉末冶金、鑄件、壓鑄件、注塑件、橡膠件、玻璃件、陶瓷件等生產(chǎn)的重要工藝裝備。采用模具生產(chǎn)毛坯或成品零件，是材料成形的重要方式之一，與切削加工相比，具有材料利用率高、能耗低、產(chǎn)品性能好、生產(chǎn)率高和成本低等顯著特點。塑料模具是整個模具工業(yè)中的一枝獨秀，發(fā)展極為迅速，應(yīng)用范圍極其廣泛。其中塑料注射成型所用的模具稱為注射成型模具，簡稱注射模。塑料的注射成型過程，是借助于注射機(jī)內(nèi)的螺桿或柱塞的推力，將已經(jīng)塑化的塑料熔體以一定的壓力和速率注射到閉合的模具型腔內(nèi)，經(jīng)冷卻、固化、定

15、型后開模而獲得制品。當(dāng)塑料原材料、注射機(jī)和注射成型工藝參數(shù)確定后，制品的質(zhì)量和注射成型的身產(chǎn)率就基本上取決于注射模的結(jié)構(gòu)類型和工作特征。本次畢業(yè)設(shè)計的題目為飲水機(jī)龍頭注塑模具設(shè)計及其主要零件的數(shù)控加工，飲水機(jī)是日常生活中必備的家具之一，選取其中的水龍頭作為設(shè)計題目具有典型性。本次設(shè)計的目的在于檢驗理論知識掌握情況，將理論與實踐相結(jié)合，培養(yǎng)自己的動手能力、創(chuàng)新能力，增強(qiáng)Pro/E和CAD等軟件的操作使用，提高使用軟件解決實際問題的能力，進(jìn)一步掌握模具設(shè)計的方法和過程，為畢業(yè)之后的工作夯實基礎(chǔ)。加深模具設(shè)計中從選材到設(shè)計成型的了解，并系統(tǒng)掌握模具設(shè)計和制造的各個細(xì)節(jié)，鍛煉自己的獨立思考和創(chuàng)造能力。

16、主要內(nèi)容包括：1.制品的結(jié)構(gòu)特征、塑料的性能分析；2.模具結(jié)構(gòu)總體方案設(shè)計；3.相關(guān)的計算；4.裝配圖、零件工作圖設(shè)計；5.主要零件數(shù)控加工程序設(shè)計；6.編寫設(shè)計說明書。第1章 塑件成型工藝分析1.1 塑件的分析該塑件是一個飲水機(jī)龍頭，如圖1.1所示，壁厚為2mm4mm，為薄壁塑件，外形尺寸不大，生產(chǎn)批量大，主要用于輸水。要求材料具有較好的耐高溫、化學(xué)穩(wěn)定性和電絕緣性，較小的吸水性，并且力學(xué)強(qiáng)度要高。硬質(zhì)聚氯乙烯力學(xué)強(qiáng)度高，電氣性能優(yōu)良，耐酸堿力極強(qiáng)，化學(xué)穩(wěn)定性好，適于制造棒、管、板件等。因此選擇硬質(zhì)聚氯乙烯（RPVC）為塑件成型材料。圖1.1 飲水機(jī)龍頭工藝性與結(jié)構(gòu)分析：（1）精度等級：采用

17、一般精度6級；（2）脫模斜度：設(shè)計脫模斜度的目的是便于塑件的脫模，避免在脫模過程中拉傷塑件表面，其大小取決于塑料的收縮率。脫模斜度的取向要根據(jù)塑件的內(nèi)外型尺寸而定。塑件外形以型腔大端為準(zhǔn)，尺寸要符合圖紙要求，斜度沿形狀減小方向。根據(jù)硬質(zhì)聚氯乙烯的性能，并參考相關(guān)資料選定該塑件的脫模斜度為1°。一般情況下，脫模斜度不包括在塑件的公差范圍內(nèi)，當(dāng)要求開模后塑件留在型腔內(nèi)時，塑件內(nèi)表面的脫模斜度應(yīng)不大于塑件外表面的脫模斜度。1.2 硬質(zhì)聚氯乙烯（RPVC）的性能分析硬質(zhì)聚氯乙烯是熱塑性塑料，這類塑料中樹脂的分子結(jié)構(gòu)是線型或支鏈型結(jié)構(gòu)（樹枝狀），稱為線型聚合物，是以聚合反應(yīng)得到的樹脂為基礎(chǔ)制得

18、的。在加熱時軟化并熔融，只發(fā)生物理變化，不產(chǎn)生化學(xué)交聯(lián)反應(yīng)，成為可流動的粘稠液體（即熔體），在此狀態(tài)下可塑制成一定形狀的塑件，冷卻后保持已成型的形狀。如再次加熱，又可軟化熔融，可再次成型。RPVC是常用的非結(jié)晶型熱塑性塑料，在冷卻過程中不會發(fā)生結(jié)晶，生產(chǎn)中的澆注系統(tǒng)凝料或廢舊的熱塑性塑料制品可以回收再利用。RPVC是熱敏性塑料，對熱較為敏感，受熱時間較長或澆口截面過小，剪切力大時，料溫增高，易發(fā)生變色、降聚、分解，在選用注射機(jī)時應(yīng)選用螺桿式注射機(jī)，澆注系統(tǒng)截面宜大，模具和料筒應(yīng)鍍鉻，不得有死角滯料，必須嚴(yán)格控制成型溫度、模溫、加熱時間、螺桿轉(zhuǎn)速及背壓。RPVC成型特性分析： 力學(xué)強(qiáng)度高，電氣性

19、能良好，耐酸堿力極強(qiáng)，化學(xué)穩(wěn)定性好，單軟化點低； 無定形塑料，吸濕性小，為提高流動性、防止發(fā)生氣泡，宜先干燥； 流動性差，易分解，高溫下與鐵、銅接融易分解，分解溫度為200有刺激性氣體； 成型溫度范圍小，必須嚴(yán)格控制料溫； 用螺桿式注射機(jī)及直通噴嘴，孔徑宜大，以防死角滯料，滯料必須及時處理清除； 模具澆注系統(tǒng)應(yīng)粗短，進(jìn)料口截面宜大，不得有死角滯料，模具應(yīng)冷卻且表面鍍鉻。硬質(zhì)聚氯乙烯的性能指標(biāo)如表1.1所示。表1.1 RPVC的性能指標(biāo)性能數(shù)值性能數(shù)值密度/（g/cm）1.351.45抗拉屈服強(qiáng)度/MPa35.250質(zhì)量體積/（cm/g）0.690.74拉伸彈性模量/MPa2.44.2×

20、;10吸水率/%（24h）0.070.4抗彎強(qiáng)度/MPa90收縮率/%0.61.0沖擊韌度（缺口）/kJ.m58熱變形溫度/54硬度/HB16.2 R110120熔點/160212體積電阻系數(shù)/（.cm）6.71×101.3 RPVC的注射成型過程及工藝參數(shù)注射成型工藝過程（1） 注射前準(zhǔn)備 為了使注射成型順利進(jìn)行，保證塑件質(zhì)量，一般在注射之前要進(jìn)行原料的預(yù)處理、清洗料筒、預(yù)熱嵌件和選擇脫模劑等準(zhǔn)備工作。分析檢驗成型物料的質(zhì)量，注射前必須對原料進(jìn)行外觀及工藝性能的檢驗，判斷原料的品種規(guī)格、牌號等與所要求的參數(shù)是否符合。對RPVC的色澤、粒度和均勻度等進(jìn)行檢驗，RPVC成型前必須進(jìn)行預(yù)

21、熱和干燥，處理溫度7090，干燥時間46小時。（2） 注射過程 塑料在注射機(jī)料筒內(nèi)經(jīng)過加熱、塑化達(dá)到流動狀態(tài)后，由模具的澆注系統(tǒng)進(jìn)入模具的型腔成型，其過程可分為充模、壓實、保壓、倒流和冷卻五個階段。即：預(yù)烘干裝入料斗預(yù)塑化注射裝置準(zhǔn)備注射注射保壓冷卻脫模塑件送下一工序 預(yù)熱、清理模具涂脫模劑合模注射硬質(zhì)聚氯乙烯注射成型工藝參數(shù) 如表1.2。表1.2 RPVC注射成型工藝參數(shù)性能數(shù)值性能數(shù)值注射機(jī)類型螺桿式螺桿轉(zhuǎn)速N/（r/min）28預(yù)熱和干燥溫度/7090預(yù)熱和干燥時間/h46料筒后段溫度/160170注射時間/s30料筒中段溫度/165180高壓時間/s3料筒前段溫度/170190冷卻時間

22、/s30模具溫度t/3060輔助時間/s7注射壓力p/MPa80130總周期/s70第2章 模具的結(jié)構(gòu)形式和注射機(jī)選擇2.1塑件分型面位置的分析和確定如何確定分型面，需要考慮的因素比較復(fù)雜。由于分型面收到塑件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)設(shè)計、塑件的結(jié)構(gòu)工藝性及其精度、嵌件位置和形狀以及推出方法、模具的制造、排氣、操作工藝等多種因素的影響，分型面的形式與塑件幾何形狀、脫模方法、模具類型、澆口形式等有關(guān)，除受排位的影響外，還受塑件的形狀、外觀、精度、澆口位置、滑塊、推出、加工等多種因素影響。因此在選擇分型面的時候，應(yīng)該綜合分析比較，從幾種方案中優(yōu)選出較為合理的方案。分型面選擇是否合理是塑件能否完好

23、成型的先決條件，一般應(yīng)考慮以下幾個方面： 符合塑件脫模的基本要求，能使塑件從模具內(nèi)取出，分型面位置應(yīng)設(shè)在塑件脫模方向最大截面處； 分型線不影響塑件外觀，盡量不破壞塑件光滑的外表面，尤其是對外觀有明確要求的塑件，更應(yīng)注意分型面對外觀的影響； 確保塑件留在動模一側(cè)，利于推出且推桿痕跡不顯露于外觀； 確保塑件質(zhì)量和精度； 盡量避免形成側(cè)孔、側(cè)凹，若需滑塊成型，力求滑塊結(jié)構(gòu)簡單，盡量避免定模滑塊； 滿足模具的鎖緊要求，將塑件投影面積大的方向放在定、動模的合模方向上，而將投影面積小的方向作為側(cè)向分型面； 有利于澆注系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)的設(shè)置，特別是澆口位置； 有利于模具加工，特別是型腔的加工； 便于

24、嵌件的安裝； 長型芯應(yīng)置于開模方向。通過對塑件結(jié)構(gòu)形式的分析，分型面應(yīng)選在塑件截面積最大且有利于開模取出塑件的對稱面上，其位置如圖2.1所示 圖2.1 塑件分型面2.2塑件型腔數(shù)量及排列方式的確定型腔數(shù)量的確定型腔數(shù)量的確定，應(yīng)根據(jù)塑件的幾何形狀及尺寸、質(zhì)量要求、批量大小、交貨期長短、注射機(jī)能力、模具成本等要求來綜合考慮。一般來說，精度要求高的小型塑件和大中型塑件以及復(fù)雜塑件優(yōu)先采用一模一腔的結(jié)構(gòu)，對于精度要求不高的小型塑件，形狀簡單，又是大批量生產(chǎn)時，若采用多型腔模具可提供獨特的優(yōu)越條件，使生產(chǎn)效率大為提高。但是隨著模具制造設(shè)備的數(shù)字化控制和電加工設(shè)備的逐漸普及，模具型腔的制造精度越來越高，

25、在儀器儀表和各種家用電器中的機(jī)械傳動塑料齒輪和一些比較精密的塑件中，也在廣泛的采用著一模多腔注射成型，但一般不超過4腔。型腔數(shù)量的確定主要是根據(jù)塑件的質(zhì)量、投影面積、幾何形狀、有無抽芯、塑件精度、批量大小以及經(jīng)濟(jì)效益來確定，以上這些因素有時是互相制約的，在確定設(shè)計方案時候，必須進(jìn)行協(xié)調(diào)，以保證滿足其主要條件。飲水機(jī)龍頭屬于小型塑件，大批量生產(chǎn)。該塑件精度要求不太高，且為大批量生產(chǎn)，理論上可以采用一模多腔的形式。但是考慮到該塑件需要兩個成直角的側(cè)抽芯，并且抽芯距較大，難以實現(xiàn)一模多腔的注塑方式，所以考慮到模具的制造成本的經(jīng)濟(jì)性和適用性，此處采用一模兩腔的注塑形式。型腔的排列型腔數(shù)量確定之后，就可

26、以進(jìn)行型腔的排列，型腔排列應(yīng)滿足或基本滿足在分型面上的壓力平衡。型腔的排列設(shè)計模具尺寸、澆注系統(tǒng)的設(shè)計、澆注系統(tǒng)的平衡、抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計、鑲件及型芯的設(shè)計以及溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計。以上這些問題又與分型面及澆口的位置選擇有關(guān)，所以在模具設(shè)計時候要進(jìn)行必要的調(diào)整。此處塑件有2個直角抽芯，一模兩腔，應(yīng)采用對稱布置，平衡式排位，考慮到側(cè)抽芯，水龍頭大端排在外側(cè)，如圖2.2所示。圖2.2 型腔排列2.3注射機(jī)的選擇及工藝參數(shù)的校核 注射機(jī)的選擇注射機(jī)型號主要是根據(jù)塑件的外形尺寸或型腔的數(shù)量和排列方式、質(zhì)量大小來確定，在確定模具結(jié)構(gòu)型式及初步估算外形尺寸的前提下，應(yīng)對模具所需塑料注射量，塑件在分型面上的投影面

27、積、成型時需用的鎖模力進(jìn)行計算，然后初步確定注射機(jī)的型號。模具完成以后的外形尺寸和開模距離要與注射機(jī)安裝尺寸及開模行程相適應(yīng)，如果兩者不匹配，則模具無法安裝使用。因此，必須對兩者之間有關(guān)參數(shù)進(jìn)行校核，并通過校核來最終確定注射機(jī)的型號或?qū)δ＞咦鲆欢ǖ男薷?。按預(yù)選型腔數(shù)目來選擇注射機(jī)。（1） 模具所需塑料熔體注射量、注射壓力的計算式中 m一副模具所需塑料的質(zhì)量或體積（g或cm）； n初步選定的型腔數(shù)量； 單個塑件的質(zhì)量或體積（g或cm）； 澆注系統(tǒng)的質(zhì)量或體積（g或cm） 。 首先是個未知值，若是流動性好的普通精度塑件，澆注系統(tǒng)凝料約為塑件質(zhì)量或體積的15%20%。若是流動性不太好、或者是精密塑件

28、，每個塑件所需澆注系統(tǒng)的質(zhì)量或體積是塑件的0.21倍。當(dāng)塑料熔體黏度高，塑件越小、壁越薄，型腔越多又做平衡式布置時，澆注系統(tǒng)的質(zhì)量或體積甚至還要大，而大型塑件采用直接澆口時，澆注系統(tǒng)質(zhì)量相對很小，可忽略不計。這里涉及以0.6作為預(yù)測估算，即： m=1.6通過Pro/E建模分析得塑件質(zhì)量屬性如圖2.3所示。圖2.3 塑件質(zhì)量屬性單個塑件體積：=6.84；RPVC密度1.4g/，單個塑件質(zhì)量：=9.57g ；流道凝料未知，按塑件的0.6倍計算采用一模兩腔，則注射量：按質(zhì)量計算：M=1.6×n×=1.6×2×9.57=30.624g；按體積計算：V=1.6&#

29、215;2×q=1.6×2×6.84=21.888。流道凝料在分型面上的投影面積，在模具設(shè)計前是未知值。根據(jù)多型腔模的統(tǒng)計分析，是塑件在分型面上的投影面積的0.20.5倍，因此可采用0.35倍n進(jìn)行估算。根據(jù)pro/E建模分析塑件在分型面上的投影=283，n=2；所以塑件和流道凝料在分型面上的投影面積A=2×+0.35×2×=2.7=2.7×283=764.1（2）鎖模力計算 取模腔壓力P=40Mpa ，所需鎖模力：=A×P=764.1×40=30564 N（3）選擇注射機(jī) 根據(jù)上面計算得到的m和值來選擇

30、一種注射機(jī)，塑件成型所需要的注射量應(yīng)小于所選注射機(jī)的注射容量，因此注射機(jī)的最大注射量G滿足 ，為注射系數(shù)，聚氯乙烯屬于無定型塑料，故取0.85。額定鎖模力F應(yīng)滿足F，因此：G=36g，G=25.75，F(xiàn)30.564 KN因此選擇注射機(jī)為XS-ZY-125型注射機(jī)，其主要技術(shù)參數(shù)如表所示表2.1 注射機(jī)主要技術(shù)參數(shù)理論注射容積/125注射時間/s1.8注射壓力/MPa150注射行程/mm160塑化能力/（g/s）16.8合模力/KN900移模行程/mm300最大模具厚度/mm300最小模具厚度/mm200噴嘴球半徑/mm12噴嘴口直徑/mm4定位孔直徑/mm100最大成型面積/cm360注射方式

31、螺桿式螺桿直徑/mm30合模方式液壓-機(jī)械 注射機(jī)相關(guān)參數(shù)的校核（1）注射壓力的校核 注塑機(jī)額定壓力為p=150Mpa，塑件成型時所需要的注射力，一般由塑料流動性、塑件結(jié)構(gòu)和壁厚以及澆注系統(tǒng)類型等因素決定，取=100MPa式中 為注射壓力安全系數(shù)，取=1.3即P=150Mpa=130Mpa所以，注射機(jī)選擇型號符合條件。（2） 鎖模力的校核 鎖模力是鎖模機(jī)構(gòu)對模具施加的最大夾緊力，高壓塑料熔體充滿型腔時，會沿著鎖模方向產(chǎn)生一個很大的脹型力，因此注射機(jī)鎖模力F=900000N，必須大于該模的脹型力，否則容易產(chǎn)生鎖模不緊而發(fā)生溢料的現(xiàn)象。即式中 型腔平均計算壓力40MPa；鎖模力安全系數(shù)，取=1.2

32、。上式右邊=1.2×764.1mm×40MPa=36676.8NF=900000 N36676.8 N因此，注射機(jī)鎖模力符合注塑條件。對于其他安裝尺寸的校核要等到模架選定，結(jié)構(gòu)尺寸確定后方可進(jìn)行。第3章 澆注系統(tǒng)的形式選擇和截面尺寸的計算3.1澆注系統(tǒng)的設(shè)計澆注系統(tǒng)的作用，是將塑料熔體順利地充滿到型腔各處，以便獲得外形輪廓清晰、內(nèi)在質(zhì)量優(yōu)良的塑件。因此要求沖模速度快而有序，壓力損失小，熱量散失少，排氣條件好，澆注系統(tǒng)凝料易于與塑件分離或切除，且在塑件上留下澆口痕跡小。澆注系統(tǒng)一般由主流道、分流道、澆口和冷料穴組成。設(shè)計澆注系統(tǒng)時，首先選擇澆口的位置，澆口位置的選擇遵循以下原

33、則： 設(shè)計澆注系統(tǒng)時，流道應(yīng)盡量少彎折，表面粗糙度為Ra0.8m1.6m。 應(yīng)考慮到模具是一模一腔還是一模多腔，澆注系統(tǒng)應(yīng)按型腔布局設(shè)計，盡量與模具中心線對稱。 單型腔塑件投影面積較大時，在設(shè)計澆注系統(tǒng)時，應(yīng)避免在模具的單面開設(shè)澆口，不然會造成注射時模具受力不均。 設(shè)計澆注系統(tǒng)時，應(yīng)考慮去除澆口方便，修正澆口時在塑件上不留痕跡。 一模多腔時，應(yīng)防止將大小懸殊的塑件放在同一副模具內(nèi)。 在設(shè)計澆口時，避免塑料熔體直接沖擊小直徑型芯及嵌件，以免產(chǎn)生彎曲、折斷或移位。 在滿足成型排氣良好的前提下，要選取最短的流程，這樣可縮短填充時間。 能順利地引導(dǎo)熔融的塑料填充各個部位，并在填充過程中不致產(chǎn)生熔體渦流

34、、紊流現(xiàn)象，使型腔內(nèi)的氣體順利排出模外。 在成批生產(chǎn)塑件時，在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，要縮短冷卻時間及成型周期。 因主流道處有收縮現(xiàn)象，若塑件在這個部位要求精度較高時，主流道應(yīng)留有加工余量或修正余量。 澆口的位置應(yīng)保證塑料熔體順利流入型腔，即對著型腔中寬暢、厚壁部位。 盡量避免使塑件產(chǎn)生熔接痕，或使其熔接痕產(chǎn)生在塑件不重要的部位。3.2主流道設(shè)計主流道尺寸主流道是連接注射機(jī)噴嘴與分流道的塑料熔體通道，熔體最先經(jīng)過，一端與注射機(jī)噴嘴相接觸，另一端與分流道相連的一段帶有錐度的圓形流動通道。主流道小端尺寸d應(yīng)與所選注射機(jī)噴嘴尺寸相適應(yīng)，噴嘴尺寸為4mm， 因為硬質(zhì)聚氯乙烯流動性差，主流道應(yīng)設(shè)計得短粗一

35、些。（1） 主流道小端直徑d=注射機(jī)噴嘴尺寸+（0.51）mm=4.5mm。（2） 主流道的長度一般情況下由模具結(jié)構(gòu)確定，對于小型模具L應(yīng)盡量小于60mm，在主流道過長時，可在澆口套挖出深凹坑，讓噴嘴深入到模具內(nèi)。本次設(shè)計中初取L=50mm進(jìn)行計算。（3） 主流道半錐角=2°4°。過大的錐角會產(chǎn)生湍流或渦流，卷入空氣。過小的錐角使凝料脫模困難，還會使充模時流動阻力增大，比表面增大，熱量損耗大。該設(shè)計中=3°。（4） 主流道大端直徑D=d+Ltan（）=7.1mm。（5） 主流道球面半徑SR=注射機(jī)噴嘴球頭半徑+（12）mm=12+2=14mm。（6） 球面的配合高

36、度 h=3mm。（7） 主流道錐孔壁粗糙度 Ra0.8m，取Ra=0.63m。（8） 主流道的凝料體積計算=1342 mm（9） 主流道當(dāng)量半徑 R=（R+r）/2=2.9mm主流道襯套形式主流道小端入口處與注射機(jī)噴嘴反復(fù)接觸，屬易損件，對材料要求較嚴(yán)，因而模具主流道部分常設(shè)計成可拆卸更換的主流道襯套形式（澆口套），以便有效的選用優(yōu)質(zhì)鋼材單獨進(jìn)行加工和熱處理，一般采用45鋼，進(jìn)行局部熱處理，球面硬度達(dá)到（3845）HRC。本次設(shè)計的模具是小型模具，主流道襯套和定位圈應(yīng)設(shè)計成整體式。定位圈尺寸 與注射機(jī)固定模板中定位孔尺寸相適應(yīng)，在設(shè)計中應(yīng)選用標(biāo)準(zhǔn)件。定位圈尺寸只在模具的定模座板上設(shè)定定位圈，定

37、位圈必須與模具主流道同心，與料筒、噴嘴的中心線相重合，模具定位圈與注射機(jī)定位孔基本尺寸相等，均為100mm，模具定位圈與注射機(jī)固定模板上的定位孔呈間隙配合（）。定位圈高度為H=10mm。3.3分流道設(shè)計在多型腔時應(yīng)設(shè)置分流道，分流道是主流道末端與澆口之間塑料熔體的流動通道。是澆注系統(tǒng)中熔融狀態(tài)的塑料由主流道流入型腔前，通過截面積的變化及流向變換以獲得平穩(wěn)流態(tài)的過渡段。分流道設(shè)計應(yīng)滿足良好的壓力傳遞和保持理想的充填狀態(tài)，并在流動過程中壓力損失盡可能小，能將塑料熔體均衡地分配到各個型腔。分流道的形狀為了便于加工及凝料脫模，分流道設(shè)置在分型面上，分流道截面形狀一般為圓形、梯形、U形、半圓形及矩形等，

38、圓形分流道比表面積小，熱量損失和流動阻力較小，但流道應(yīng)分別開設(shè)在動、定模兩個部分，對機(jī)械加工精度要求比較高。對于流動性不太好的塑料或薄壁塑件，通常采用圓形流道，為了減小熔體的流動阻力和熱量損失，這里設(shè)計采用圓形截面分流道，平衡式分流道，如圖3.1、3.2所示。圖3.1 分流道截面圖3.2 分流道布置形式分流道尺寸計算（1） 分流道長度 根據(jù)兩個型腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計和塑件的尺寸，分流道長度較小，取L=26mm。（2） 分流道直徑 流過分流道的塑件質(zhì)量 =9.57g200g但該塑件壁厚在2mm3mm之間，一般采用經(jīng)驗公式確定分流道直徑。即 D=0.2654 式中D分流道直徑（mm）；m塑件的質(zhì)量（g）；

39、L分流道長度（mm）。帶入數(shù)據(jù)得D=3mm。（3） 分流道凝料體積分流道截面面積A=（D/2）=7.1mm分流道凝料體積V=LA=184.6mm（4） 分流道的表面粗糙度 分流道的表面粗糙度一般取Ra0.63m1.6m即可，對于RPVC，流道必須在表面鍍鉻以避免在塑件上產(chǎn)生劃痕。剪切速率的校核（1） 主流道 =571 s式中主流道剪切速率；R主流道平均半徑（cm）；q模具的體積流量（cm/s），而q=（V+V+2V）/t；V通過主流道熔體體積（cm）；t注射時間（s）。t=1.8s。 主流道的剪切速率在澆口與分流道的最佳剪切速率500s5000s范圍內(nèi)，所以，主流道的剪切速率合格。（2） 分流

40、道 =1320s式中分流道剪切速率；q模具的體積流量（cm/s），而q=（V/2+V）/t；R分流道平均半徑（cm）；V通過分流道熔體體積（cm）；t注射時間（s）。t=1.8s。分流道的剪切速率在澆口與分流道的最佳剪切速率500s5000s范圍內(nèi)，所以，分流道的剪切速率合格。3.4澆口的設(shè)計澆口的作用 連接分流道與型腔，使分流道流過來的塑料熔體以較快的速度進(jìn)入并充滿型腔，型腔充滿后，澆口部分的熔體能迅速地凝固而封閉澆口，防止型腔內(nèi)的熔體倒流。采用側(cè)澆口 使用經(jīng)驗公式n塑料系數(shù)，由塑料性質(zhì)決定，RPVC的n=0.9；t塑件壁厚，t=2mm；為了去除澆口方便，=1mm；A型腔表面積，A=283m

41、m。由于該塑件是殼體塑件，且分型面在中心線上，取側(cè)澆口截面積深度h=0.5mm，寬度b=1.5mm，長度L=1mm。澆口剪切速率的校核 =269720000式中 q單位時間注射量（注射量/注射時間），單位cm/s；q=3.8cm/s。 R澆口當(dāng)量直徑（cm），R=，A實際流道的截面面積（cm），L實際流道截面的周邊長度（cm）。R=0.114cm。因此，澆口剪切速率校核合格。最大流動距離比的校核在確定大型塑件的澆口位置時，還應(yīng)考慮塑料熔體所允許的最大流動距離比。最大流動比是指熔體在型腔內(nèi)流動的最大長度與相應(yīng)的型腔厚度之比。也就是說當(dāng)型腔厚度增大時，熔體所能夠達(dá)到的流動距離也會長一些。由于本次設(shè)

42、計的塑件壁厚較小，因此不校核最大流動距離比。3.5冷料穴設(shè)計在完成一次注射循環(huán)的間隔，考慮到注射機(jī)噴嘴和主流道入口這一小段熔體因為輻射散熱而低于所要求的塑料熔體的溫度，從噴嘴端部到注射機(jī)料筒以內(nèi)約10mm25mm的深度有個溫度逐漸升高的區(qū)域，這時才達(dá)到正常的塑料熔體溫度。位于這一區(qū)域內(nèi)的塑料的流動性能及成型性能不佳，如果這里溫度相對較低的冷料進(jìn)入型腔，便會產(chǎn)生次品。為克服這一現(xiàn)象的影響，用一個井穴將主流道延長以接收冷料，防止冷料進(jìn)入澆注系統(tǒng)的流道和型腔，把這一用來容納注射間隔所產(chǎn)生的冷料的井穴成為冷料穴。冷料穴一般開設(shè)在主流道對面的動模板上，其標(biāo)稱直徑與主流道大端直徑相同或略大一些，取d=8m

43、m，深度約為直徑的11.5倍，由于RPVC的流動性差，因此，冷料穴深度開大一些，為直徑的1.3倍，直徑約為8mm。最終要保證冷料的體積小于冷料穴的體積，本設(shè)計采用端部為Z字形拉料桿的形式。拉料桿擴(kuò)孔直徑比拉料桿大2mm。第4章 成型零件設(shè)計及力學(xué)計算4.1成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計凹模凹模是成型塑件外表面的重要零件，按其結(jié)構(gòu)不同，可分為整體式和組合式兩大類。整體式凹模由整塊材料制成，成型的塑件尺寸精度高，沒有拼合縫，外形美觀，適合于成型外形簡單的中小型塑件。組合式凹模由兩個或兩個以上零件組合而成，按其組合結(jié)構(gòu)不同，可分為整體嵌入式、局部鑲嵌式、底部鑲拼式、側(cè)壁鑲拼式和四壁拼合式。在設(shè)計中采用何種型式，

44、要視塑件的尺寸大小和復(fù)雜程度來合理選用?？偟脑O(shè)計原則就是要簡化凹模的加工工藝，減少熱處理變形，便于模具的維修和節(jié)約貴重的模具鋼材。本設(shè)計選擇整體嵌入式凹模。凸模和型芯凸模和型芯都是成型塑件內(nèi)表面的零件。凸模一般是指成型塑件中較大的、主要內(nèi)腔的零件，又稱主型芯；型芯一般是指成型塑件中較小孔、槽的零件。主型芯按結(jié)構(gòu)可分為整體式和組合式，整體式主要用于小型模具上的簡單型芯。一般模具的型芯都采用單獨加工，然后鑲?cè)肽０逯?。采用一定結(jié)構(gòu)或方式對型芯進(jìn)行周向或軸向定位。為了加工方便，形狀復(fù)雜的型芯大多采用鑲拼式組合結(jié)構(gòu)。小型芯成型塑件上的小孔或槽。小型芯單獨制造，然后嵌入模板中。對于異型芯，為了方便加工，常

45、將型芯設(shè)計成兩段，聯(lián)接和固定段制成圓形，并用凸肩和模板連接。本設(shè)計的塑件是殼體，有兩個側(cè)向抽芯。一個粗型芯，一個細(xì)型芯。粗側(cè)型芯：采用組合式，抽芯型芯為圓柱形，用內(nèi)六角螺釘固定在滑塊中。細(xì)側(cè)型芯：與粗型芯一樣，采用組合式，用內(nèi)六角螺釘固定。螺紋型環(huán)的結(jié)構(gòu)設(shè)計：螺紋型芯和螺紋型環(huán)是分別用來成型塑件上內(nèi)螺紋和外螺紋的活動鑲件。另外，螺紋型芯和螺紋型環(huán)還可以用來固定帶螺紋孔和螺桿的嵌件。本設(shè)計塑件只有2個外螺紋，使用螺紋型環(huán)。螺紋型環(huán)用于成型塑件外螺紋或固定帶有外螺紋的金屬嵌件。實際上為一個活動的螺母鑲件，在模具閉合前裝入凹模套內(nèi)，成型后隨塑件一起脫模，在模外卸下，其結(jié)構(gòu)有整體式和組合式兩類。整體式

46、螺紋精度高，但拆裝稍費(fèi)時間；組合式由兩半瓣螺紋拼合而成，成型后塑件外螺紋上留下難以修整的拼合縫。本設(shè)計塑件外螺紋精度要求不高，這里采用組合式螺紋型環(huán)，兩半瓣中間用十字槽沉頭螺釘固定在定模型腔板和動模型腔板上。4.2成型零件鋼材的選用定動模型腔： S136，高純度、高鏡面度拋光性能好，抗銹防酸能力極佳，熱處理變形小，通過適當(dāng)?shù)臒崽幚?，硬度可達(dá)到50HRC52HRC，并可提高拋光性，耐磨及耐腐蝕性。應(yīng)用：鏡面模及放酸性高，可保證冷卻管道不受銹蝕，適合PVC等塑料。側(cè)型芯：45Cr，加工容易，經(jīng)適當(dāng)?shù)臒崽幚硪院罂色@得一定的韌性、塑性和耐磨性。正火可促進(jìn)組織球化，改進(jìn)硬度小于160HBS毛坯的切削性能

47、。在溫度550570進(jìn)行回火，該鋼具有最佳的綜合力學(xué)性能。該鋼的淬透性高于45鋼，適合于高頻淬火，火焰淬火等表面硬化處理等。型環(huán)：Cr12，是應(yīng)用廣泛的冷作模具鋼，具有高強(qiáng)度、較好的淬透性和良好的耐磨性，但沖擊韌性差。主要用作承受沖擊負(fù)荷較小，要求高耐磨的冷沖模及沖頭、冷切剪刀、鉆套、量規(guī)、拉絲模、壓印模、搓絲板、拉延模和螺紋滾模等。Cr12屬于高碳高鉻萊氏體鋼,也是應(yīng)用廣泛的冷作模具鋼.該鋼具有較好的淬透性、耐磨性、熱加工性.碳化物在鋼中分布較好,可用于制造形狀復(fù)雜、工作條件繁重下的各種冷作模具.如冷沖模沖頭、螺紋滾模、拉絲模、料模、冶金粉模、木工切削工具、冷切剪刀鉆套及量規(guī)等工具4.3成型

48、零件工作尺寸的計算型腔和型芯工作尺寸計算塑件沿分型面對稱，塑件精度為6級，塑件外形尺寸和高度尺寸為最大尺寸，其公差為負(fù)值，制造公差為正值；塑件內(nèi)腔尺寸及深度尺寸為最小尺寸，其公差為正值，制造公差為負(fù)值；模具中心距和塑件中心距均為公稱尺寸，其公差為正負(fù)/2。、和分別為塑料的最大收縮率、最小收縮率和平均收縮率，x為修正系數(shù)，對于中小型塑件取=/6（下同）。（1） 型腔徑向尺寸=50mm，取X=0.8，取=0.2%，=0.14mm，=0.023mm 計算得 =49.988mm=50mm=30mm 計算得 =29.948=30mm（2） 型腔深度尺寸其中=11mm 計算得 =10.91mm=11mm

49、=10mm 計算得 =9.908mm=10mm（3） 型芯徑向尺寸 其中=10mm 計算得 =10.132mm=10mm =16mm 計算得 =16.144mm=16mm（4） 型芯高度尺寸 其中=30mm 計算得 =30.172mm=30mm =30mm 計算得 =30.172mm=30mm螺紋型環(huán)工作尺寸的計算大徑= 17.868=17mm =21.876=21mm中徑=16.16 =16 mm =20.95=20小徑=14.425=14mm =20mm螺距尺寸=2.004 =2mm =1.1022=1mm、螺紋型環(huán)大徑、中徑、小徑基本尺寸（mm）；、塑件螺紋的大徑、中徑、小徑基本尺寸（mm）；螺紋型環(huán)中徑制造公差，一般取/4，=0.035mm；塑件螺紋中徑制造公差（mm），=0.14mm；螺紋型環(huán)的螺距基本尺寸（mm）；塑件螺距基本尺寸（mm）；螺紋型環(huán)的螺距制造公差（mm），=0.02mm。模具型腔側(cè)壁和底板厚度的計算分別按強(qiáng)度條件和剛度條件計算出壁厚，取其中較大值作為模具型腔的壁厚（1） 凹模側(cè)壁厚度的計算與型腔內(nèi)壓強(qiáng)及凹模的深度有關(guān)，剛度公式P型腔平均壓力取40Mpa，h型腔深度為10.91mm，E型腔材料彈性模量取2.1×10Mpa，型腔許用變形量取0.027mm S=5.4mm，取S=6mm。（2） 底板厚度=6.18mm取底板厚